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WO1990015287A1 - Verfahren und vorrichtung zur thermischen behandlung von vergasungsgut - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur thermischen behandlung von vergasungsgut Download PDF

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WO1990015287A1
WO1990015287A1 PCT/DE1989/000607 DE8900607W WO9015287A1 WO 1990015287 A1 WO1990015287 A1 WO 1990015287A1 DE 8900607 W DE8900607 W DE 8900607W WO 9015287 A1 WO9015287 A1 WO 9015287A1
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WO
WIPO (PCT)
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gasification
reactor
gasification material
ash
zone
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/DE1989/000607
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heinrich Grumpelt
Heinz Hinrichs
Ludger Hohenberger
Karl-Heinz Willmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
C Deilmann AG
Original Assignee
C Deilmann AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by C Deilmann AG filed Critical C Deilmann AG
Priority to AT89910822T priority Critical patent/ATE96215T1/de
Publication of WO1990015287A1 publication Critical patent/WO1990015287A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F23J2219/60—Sorption with dry devices, e.g. beds

Definitions

  • the invention relates to a method for the treatment of gasification material according to the features in the preamble of claim 1.
  • the invention is directed to a device for the thermal treatment of gasification material according to the features in the preamble of claims 4 to 6.
  • the complete conversion of the process gas generated in the gasification process into a burned-out odorless flue gas is carried out in a largely linear ceramic flame channel.
  • the flame channel extends between a fixed bed gasifier with a vertical reactor space and a boiler of a heating system for generating heating and / or process heat.
  • the cracking of the high molecular tarry and oily constituents contained in the process gas at temperatures of 950 ° C.
  • the older a fossil fuel is as a gasification product or the more complex the composition of a gasification product, the more problematic the difficulties in converting the gasification products of the gasification product.
  • the residence time of the process gas in the flame channel plays an important role here. This is determined by the complexity of the high molecular weight compounds in the process gas and the complexity of their conversion into low molecular weight compounds. Consequently, depending on the composition of the process gases, the length of the flame channel should be adaptable accordingly. Any change in length of the known almost linear flame channel is, for. B. in view of the problems that arise with respect to the available space not easily possible or sensible.
  • the object of the invention is to improve both the method required in the preamble of claim 1 and the device described in the preamble of claims 4 to 6 with regard to the process flexibility and the expansion of the acceptance of problematic gasification material in particular, and in addition to using simple means automatable process technology to ensure a mode of operation of the reactor that is independent of the nature of the gasification material and that the substance-related emission development is safely controlled.
  • Such a construction allows a sufficiently long flame channel to be provided in the smallest space, in which, in addition to the reaction-kinetically favorable turbulence, the residence time of process gases with even complex, high-molecular compounds can be controlled in such a way that their tarry and oily beings ⁇ components are gradually converted into low-molecular compounds by cracking and their complete oxidation into a burned-out odorless flue gas can be guaranteed.
  • the flue gases generated in this way pass from the labyrinth flame channel into a waste heat boiler, in particular a three-pass waste heat boiler, in which the heat generated during the combustion and inerting of the smoke gases can be used effectively and largely energetically.
  • Another advantage of the method according to the invention is that even extremely high concentrations of pollutants in the gasification material, which could possibly exceed permissible emission values, can be reacted to in a targeted manner.
  • a highly reactive dry adsorbent for example in the form of a highly reactive powdered lime hydrate product, is metered into the flue gas stream by means of suitable metering and reaction vessels or devices. This secondary epulfurization or dechlorination measure is dependent on the location where the dry adsorbent is introduced, on the temperature of the flue gas generated, at which, for. B.
  • the greatest possible SO2 - or HC1 or other halogen emission reduction effect is achieved and, among other things, the least possible effort for the subsequent dedusting of the flue gases to be carried out as a result of dry adsorption results.
  • the dedusting of the flue gases behind the waste heat boiler can be carried out with the help of candle, hose or bulk filters. These are filter systems in which not only problem-free, ie reliable dedusting and regular cleaning is guaranteed, but also the post-desulfurization or post-dechlorination effect with the aid of the registered but not yet fully reacted or unchanged material Dry adsorbent can be used in the so-called filter cake.
  • the core of the embodiment according to claim 2, which further develops the idea of the invention, is the measure of deliberately moving the gasification material downwards in a comparatively thin bed layer on the way from the feed point to the combustion or slag zones in a tilted reactor. that a reaction zone structure can be built up several times in succession in a stationary phase, that is to say with the gasification material at rest, as is usually formed in a pure countercurrent gasifier, which is then subsequently destroyed and shifted again in a feed phase.
  • reaction zone structure of the gasification material is torn open or loosened and the mixed gasification material rolling itself over or over in the longitudinal direction of the reactor. transported space. Following this feed phase, a new structure is formed in a further stationary phase of reaction zones customary in countercurrent gasification.
  • the cyclical (batch or zone-wise) and also temporally successive tearing of the reaction zone structures, the shifting of the gasification material from one stationary phase to the next stationary phase while rolling over and overturning the gasification material with simultaneous mixing of the reaction zones promotes the desired coke formation and the gasification of the
  • the gasifying agent is introduced in cross-flow in substantially equal quantities, it penetrates the
  • the cyclical shifting and shifting of the gasification material as well as the formation of a reaction zone structure in a stationary phase, but in ever decreasing thickness of the bed layer, has the advantageous consequence that at no point in the reactor space itself is extremely problematic gasification material with low ash melting point can bake, sinter, glue or coagulate into large slag chunks on the walls of the reactor chamber. It is torn open, loosened and broken again and again during the shifting phases before processes that disrupt the gasification process become effective. As a result, the entire gasification product takes part in the chemical reactions taking place in parallel during the gasification process at every point in the reactor space. In this way, after a number of alternating successive stationary phases and feed phases at the lower end of the reactor space, the gasification material is completely converted into an inert residue and into clear process gas.
  • the gasification agent which in particular consists of atmospheric oxygen, but can also consist of oxygen-enriched air or " air-water vapor or oxygen-water vapor mixtures or other oxygen carriers, is specifically supplied to the individual length sections of the reactor space in such a way that up to the region the combustion and slag zones are always supplied with almost equal amounts of gasification agent, only in the area of the combustion and slag zone below a larger amount of gasification agent is introduced in order to ensure that sufficiently high temperatures are generated to to ensure the most favorable Boudouard's gasification conditions for high-calorific process gas production.
  • the process according to the invention ensures that in each section located behind the feed point of the reactor space, in which the gasification material participates in the thermal reactions of the gasification process taking place, the oxidation zone with constant gasification conditions becomes increasingly thicker compared to the decreasing and finally completely disappearing thickness of the drying, smoldering and reduction zones. Finally, only the oxidation zone and the slag zone and the zone of the cooling ash are present at the lower end of the sloping reactor chamber.
  • the process gases are drawn off together from the reactor space and then transferred into the flame channel.
  • Variable cycle times and / or cycle intervals not only allow the precise residence time of the gasification material in the stationary phases to be determined depending on the material, but also allow the rate of displacement, that is to say the separation process of a reaction zone previously established during a stationary phase, to be defined, programmed to control if necessary.
  • the rate of displacement of the gasification material can be controlled externally.
  • Highly thermally reactive biomasses are particularly suitable as carbonaceous additives. These include, for example, low-ash organic residues such as sawdust, milling and shavings as well as wood chips and bark of fine to medium grain. But also alkaline earth-rich residues from food production, such as B. cocoa or peanut shells are suitable as additives. Of course, coke can also be used for the minimum Cf i x setting.
  • the required amount of the additive can vary within wide limits depending on the type, nature and composition of the oil-contaminated gasification material to be treated. However, a low water content of the additive is just as advantageous as a possibly high alkalinity of the additive.
  • the mixing in of dry adsorbents to the gasification material and to the carbonaceous additives serves to incorporate existing, emerging or reforming, raw material-bound, dissolved or gaseous pollutants, in particular sulfur and chlorine compounds, at the source of their occurrence. It can e.g. B. to lime or hydrated lime products or corresponding other emissions-reducing products, such as dolomite.
  • the amount of dry adsorbent required is primarily determined by the content of sulfur and halogen compounds in the oil-contaminated substances.
  • the filter dust and the process ash which are produced during the gasification can now be mixed to form the oil-contaminated gasification material.
  • the filter dust as a primary additive, fresh dry additive can be saved, since the filter dust has a sufficiently high alkalinity for this. Due to the high pH values of the filter dust and the process ash, a considerable reduction in the ash melting point can also be guaranteed.
  • the melting point reduction promoting slagging results essentially from the addition of the dry adsorbent, for example in the form of lime hydrates and dolomite, without the critical dissociation temperatures and conditions for the sulfur and other halogens from the basic solids during drying adsorption resulting new compounds can be achieved.
  • the dust separated during the dedusting of the flue gas contains large amounts of unreacted adsorbent.
  • This procedure has the advantage, on the one hand, that in the removal of oil-contaminated gasification material, such as oil sludge and / or oil-contaminated soils, no further residual or waste material is produced in addition to the process ash, and, on the other hand, that the unreacted adsorbent during Mixed product can be used for the integration of gaseous pollutants at the source of their creation.
  • the operating costs of the thermal multi-stage treatment of delta-contaminated gasification material can be influenced again in a positive sense.
  • the dry adsorbent to be added to the mixed product should advantageously be finely ground to a particle size range of considerably smaller than 1/100 mm.
  • a first advantageous solution to the objective part of the object on which the invention is based is seen in the features of claim 4.
  • the inclination of the reactor space with respect to the horizontal takes place in order to be able to move the gasification material from the feed chute-side feed point in a comparatively thin bed layer in a clockwise direction towards the lower ash zone mechanically and depending on gravity.
  • the degree of inclination is determined by the gasification material.
  • the reactor space can also be designed to be inclinable.
  • the change can be carried out step by step or continuously.
  • the division of the reactor base into stationary sections and sections which are relatively movable relative to them allows the gasification material to be left in the idle state several times during the downward movement, depending on its composition, so that the reaction which usually occurs in countercurrent gasification occurs can form zones and, on the other hand, allows the gasification material which tends to cake, sinter or stick to be loosened continuously and the structures of the reaction zones to be mixed again.
  • the reactor floor can be moved individually or together in the predetermined cycle of the stationary phases and the feed phases.
  • the speed can be uniform or non-uniform.
  • the speed of the sections arranged one above the other at a distance can also differ from one another. In any case, however, it is ensured that the gasification material is repeatedly torn open, shifted (circulated) and loosened up in the feed phases, so that new reaction zone structures can form in the stationary phases with the aim of increasing the
  • the fixed sections of the reactor floor are expediently formed by grids which are arranged in steps and one above the other.
  • the grids preferably extend in each case in a horizontal plane.
  • the gasification agent is supplied in the region of the movable sections in cross flow. Subsequently, the gasification agent penetrates the bed of the gasification material upwards in countercurrent.
  • the partial amounts of gasifying agent in each movable section are essentially of the same size. In contrast, it is in the area of
  • Combustion and slag zone additionally vertically supplied partial amount of gasification agent larger, in order to ensure in this area the most favorable Boudouard gasification conditions with high calorific value process gas generation with gasification conditions with temperatures up to 1000 ° C.
  • the gasifying agent can be supplied in any manner. However, the feeds are preferably located laterally or above and below the movable slides.
  • The, in particular, horizontal gas outlet connection lies in the hottest area of the reactor space, in order to be able to remove the reaction gases that accumulate and mix here during the gasification process and to avoid a drop in the temperature of the process gas.
  • the gas outlet connection can be provided with openings which can be regulated if necessary. Adjustable openings can be used, for example, to supply secondary air. Other openings can also be set up as measuring and / or control points.
  • the device according to the invention makes it possible to use not only lumpy and solid gasification material, but in particular also softening gasification material which tends to become dough, with uniform gas flow through the bed.
  • the specific throughput of the Reactor increased with simultaneous increase in the outlet temperature of the process gas due to an increase in the gasification speed.
  • controlled gasification conditions are ensured by the transition from a material column, which is typical for countercurrent gasification and is difficult to gasify, to cross-flow countercurrent gasification in low reaction zones, some of which are only a few centimeters.
  • the degree of carbon conversion and the efficiency of the gasifier are increased, regardless of whether it is sorted or unsorted masses of any grain size of earthy, sticky, fibrous, plate-like, pasty, softening or moist gasification materials of changing composition.
  • the upper ceramic wall of the reactor space is preferably provided so that it can move transversely in order to be able to change the cross-section of the reactor space depending on the composition of the gasification material and the gasification conditions that arise, so that the heat emitted by the gasification material optimally returns to it - shines.
  • a layer height regulator at the end of the upper wall on the fill-in shaft can prevent freshly placed gasification material from sliding unhindered and in an undefined quantity into the lower area of the reactor space and, among other things, from causing uncontrolled gasification reactions and undesired incomplete conversion of the gasification material used. This is highly undesirable, for example, when using the device for the environmentally friendly disposal of waste and in particular also during the remediation of contaminated sites.
  • All movable and immovable wall or floor sections of the reactor room, with the exception of the upper ceramic wall are water-cooled. Such water cooling makes it possible to operate at high temperatures without fear that the gasification material will bake on the walls of the reactor space.
  • a further advantage of the solution according to the invention is the higher degree of carbon conversion, the higher efficiency of the gasifier and the throughput which is significantly improved in comparison with corresponding sizes of conventional countercurrent gasifiers.
  • the slide is designed in one piece and in one step. If necessary, it can also be formed in several parts and / or in several stages, in particular in three stages.
  • the individual steps here also preferably extend over the entire width of the grate and can be divided into individual, closely spaced and individually variably displaceable blocks or modules.
  • the steps descend towards the ash discharge opening. They can be graded evenly or unevenly. Your contour can be angular or curved. They are variable and can be shifted in cycles or zones in the direction of the ash discharge opening.
  • a box shape of the slide allows suitable cooling to be integrated in a relatively simple manner.
  • a slide recess can be provided in the wall opposite the ash discharge opening. In the starting position, the slide is completely in the slide recess. No parts protrude into the reactor shaft.
  • the service life of the slide and its guides in the slide recess is increased when the walls and the bottom of the slide recess and thus also the slide guides are cooled.
  • Both the feed length of the slide or, if applicable, its sub-blocks or modules, as well as its feed rhythm, are preferably variable. In this way, the movement of the slide can be tailored to the composition of the respective gasification material and its behavior during the gasification process.
  • the grates are designed to be flat, as is the case in practice.
  • an end curvature is also conceivable, with which in certain situations it is prevented that gasified material gets into the ash discharge in an impermissible manner.
  • the burnout plate is advantageously cooled in order to extend its service life and thus also the operating time of the carburetor.
  • Water can be used as the coolant.
  • the reactor, the grate, the slide and the slide recess can also be water-cooled.
  • An in particular water-cooled discharge screw can be arranged in the ash zone of the reactor.
  • a third advantageous embodiment of the invention is seen in the features of claim 6.
  • the division of the flame channel into a large number of short length sections and their relative assignment in a triaxial configuration makes it possible to provide a sufficiently long flame channel even in the smallest space, in which the residence time of process gases with even complex high-molecular compounds can be controlled in such a targeted manner that their tars and oily constituents can be gradually converted into low-molecular compounds by cracking and their complete oxidation into burnt-out odorless flue gas can be guaranteed.
  • the often tortuous, labyrinthine course of the flame channel created by a crossing, looping, winding, ascending and descending, i.e. constantly changing direction, ensures on the one hand the necessary dwell time of the process gas, which is dependent on the gasification material, and on the other hand allows one optimal turbulent and complete mixing of the process gas to be converted with secondary air.
  • a further advantage of the labyrinthine course of the flame channel is seen in the fact that laminar flows which form at short notice are torn up again immediately after their formation and converted into turbulence. This achieves the advantage of being able to drive at significantly higher flow speeds than was possible in the known case, but without reducing the quality of the burnout.
  • the invention allows the process gases from extremely problematic gasification material after targeted high-temperature cracking of their high-molecular compounds in the course of the tightened environmental protection regulations while observing the respective regulations to reliably and reliably burn out an odorless and pollutant poor flue gas can be converted.
  • the length of the flame channel can always be adjusted relatively easily to the nature of the gasification material in question.
  • the type of origin and the age of fossil fuels and their derivatives can be specifically taken into account.
  • this can be mixed turbulently and completely with the process gas depending on the respective process gas and its composition as well as its combustion behavior.
  • the longitudinal sections can form components of predominantly similarly designed and / or interchangeable module bodies.
  • Such module bodies can then be put together in a modular manner depending on the complexity of the process gas to be converted.
  • flame channels of different lengths can be put together by the user without any problems and, if necessary, can also be exchanged for another configuration.
  • the module bodies can be finished segments made of moldable and / or castable ceramic materials. A brick construction is also conceivable.
  • a further embodiment of the basic idea according to the invention consists in the features of claim 9.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of a multi-stage combustion system
  • FIG. 2 shows a diagonal bed reactor for the combustion system of FIG. 1 in an enlarged illustration
  • FIG. 3 * also in the diagram in an enlarged view a vertical fixed bed reactor for the combustion system de Figure 1;
  • FIG. 4 shows a labyrinth-like flame channel suitable for the combustion system in FIG.
  • a reactor space 3 is arranged in a reactor 1 which is inclined at an angle ⁇ to the horizontal 2 and which is delimited laterally by vertical walls 4.
  • the bottom of the reactor chamber 3 consists of stationary, horizontal grids 5, which are arranged stepwise at a distance from one another, between which transversely movable slides 6 are arranged.
  • the slides 6 can be moved together or separately with possibly different or continuous or discontinuous speeds.
  • Gratings 5 and slide 6 are water-cooled
  • an ash discharge 7 with a discharge screw 8 is arranged behind the lowest grate 5, but with the upper side at approximately the same height.
  • a tubular gas discharge nozzle 9 with, in particular controllable, openings 10 for secondary air extends into the reactor space 3.
  • Other openings 10, not shown in the drawings, can also be set up as measuring and / or control points.
  • the upper wall 11 of the reactor chamber 3 is arranged such that it can be moved as a ceramic vault transversely to the grates 5 in order to be able to change the cross section of the reactor chamber 3 as a function of the material 12 to be gasified and the gasification conditions which arise.
  • a layer height regulator 13 is suspended so as to be pivotable about a horizontal axis 14. This layer height controller 13 prevents freshly fed gasification material 12 from slipping freely and in an undefined amount into the lower region of the reactor space 3 via the feed shaft 16 provided with a lock 15.
  • the feed 17 for the gasification agent 18, such as in particular atmospheric oxygen, is provided.
  • the gasification agent 18 reaches the reactor chamber 3 in a targeted cross flow in almost equal subsets in the area of the slide 6 and additionally in the opposite. flows vertically into the reactor space 3 over the distance 19 between the lowermost grate 5 and the ash discharge 7 in a relatively large amount.
  • the gasification material 12 fed in via the feed chute 16 extends in a pouring layer 20 which decreases in height in the longitudinal direction of the reactor chamber 3.
  • the Reaction zones 21-24 arising from conventional countercurrent gasification. Feed phases are integrated between the stationary phases, in which the gasification material 12 is displaced mechanically and by gravity in the longitudinal direction of the reactor space 3 by the slide 6. During this shift, the structures of the reaction zones 21-24 which form in the stationary phases are loosened, torn open and rearranged. This prevents problematic gasification material 12, which also tends to sinter, bake or stick, to become locally fixed.
  • the entire gasification 12 takes part in the chemical reactions taking place at every point in the reactor space 3 during the gasification process. Because of this procedure, the desired coke formation is promoted with simultaneous gasification of the coke in the reduction zone 22.
  • the thickness of the oxidation zone 21 increases continuously in the longitudinal direction of the reactor space 3, while the drying zone 24, the smoldering zone 23 and the reduction zone 22 become thinner and finally disappear completely. At the lower end of the reactor space 3, only the oxidation zone 21 and the slag zone 25 and the layer of cooling ash are then present.
  • the process gas resulting from the gasification is transferred via the gas discharge nozzle 9 into a labyrinthine flame channel 62 for complete conversion into burnt-out odorless flue gas (see FIGS. 1, 4 and 5).
  • the flame channel 62 is divided into short length sections 26, 27, which are connected to one another in a triaxial configuration.
  • the direction of the flame channel 62 is defined by arrows.
  • the longitudinal sections 26, 27 are formed in block-shaped module bodies 28 as longitudinal channels and as transverse channels intersecting them at one end of the longitudinal channels.
  • Such a module body 28 produced from a castable ceramic mass ⁇ is illustrated in more detail. It can be seen that, depending on the intended use, the longitudinal channels 26 and transverse channels 27 can be closed at the ends by plugs or cover plates 29.
  • the channel cross section is arbitrary. In the embodiment, it is angular.
  • Length sections 26, 27 and the plugs and / or cover plate 29 are assigned secondary air feeds 30, which can be regulated in a manner not illustrated in any more detail.
  • FIG. 4 shows that the module bodies 28 forming the flame channel 62 can be surrounded by a heat-insulating jacket 31.
  • Secondary air is possible to mix the process gas and the secondary air turbulently and completely. Where the secondary air is added and how much depends on the composition of the respective process gas and its combustion behavior. The dwell time of the process gas in the
  • Flame channel 62 for conversion into completely burned-out, odorless and low-pollutant flue gas can be precisely predetermined and varied by correspondingly assigning module bodies 28.
  • 34 dry adsorbents are metered into the flue gas from a bunker 35, for example in the form of highly reactive hydrated lime, in powder form by means of allocation 36 and blowing system 37. The purpose of this is to take into account the pollutant concentrations in the gasification material 12 respectively input into the reactor 1 with regard to the permissible emission values.
  • a flue gas filter 38 for example in the form of a bulk filter, is provided behind the input point 34 for the dry adsorbent designed as a mixer.
  • a dry adsorbent in granular form is used as bulk material.
  • the flue gas cleaning can hereby be carried out even more effectively in the sense of better utilization of the dedusting and post-desulfurization or post-dechlorination effect.
  • the gasification material 12 fed into the reactor 1 is in particular earthy and crumbly and is produced in that ⁇ l-contaminated substances of various compositions, such as oil sludge or ⁇ lcontacted soils, in an untreated state with carbonaceous additives, with highly reactive dry adsorbents, filter dust and with process ash be mixed and dispersed. It is advantageous if the process ash obtained during gasification is mixed with the ⁇ l-contaminated substances. Furthermore, the filter outlets can be used as a primary desulfurization additive Oil-contaminated substances are added because they contain large amounts of unreacted adsorbents.
  • a fixed bed reactor 1 'according to FIG. 3 can also be used if gasified material 12', such as. B. Chicken manure or tropical hardwoods should be treated.
  • FIG. 3 44 denotes the water-cooled housing of the fixed bed gasifier 1 ", which is not shown in detail, with a vertically oriented reactor shaft 45.
  • the walls of the reactor shaft 45 are water-cooled.
  • the filling device with a material lock for the gasification material 12 ' is illustrated in a greatly simplified representation with the arrow Pf.
  • a grate 46 is rigidly integrated, which carries the gasification material 12 'within which the reaction zones, such as drying zone 47, smoldering zone 48, reduction zone 49, oxidation zone 50 and slag zone 51, form during the gasification process.
  • the water-cooled grate 46 serves over its entire width as a sliding guide for a three-stage, multi-part slide 52 which, from the initial position within a slide recess 53 in the wall 54 of the reactor shaft 45, transversely to the reactor shaft 45 in the direction of one in the
  • Displacement plane of the slide 52 opposite ash discharge opening 55 is displaceable.
  • multiplicity is understood to mean a structure in which the slide 52 consists of a plurality of blocks or modules lying next to one another of the same construction but of different widths and differently or variably individually movable.
  • the publishers The slide 52 or the blocks or modules can be freely selected and, depending on the gasification material, can be predetermined with regard to the feed length and / or the feed rhythm.
  • the slider 52 is box-shaped and provided with water cooling.
  • the walls delimiting the slide recess 53 and the floor are also water-cooled.
  • gasified material 12 ' which has been burned out and completely converted to ash is used as an inert material from the grate 46 via the ash discharge opening 55 into an ash discharge 56 with an ash discharge .
  • Screw 57 is pushed and, on the other hand, after the slide 52 is moved back into the slide recess 53, free spaces are created into which new gasification material 12 'can sink from above.
  • the compression of the gasification material 12 ′ which is brought about briefly when the slide 52 is displaced in the direction of the ash discharge opening 55 is irrelevant.
  • a water-cooled burn-out plate 60 is arranged below the ash discharge opening 55 in a plane which is also below the grate 46. This ensures that gasification material 12 'which has not yet been completely gasified, but is pushed out by the slide 52, is also fully converted here with a high excess of oxygen.
  • the process gas 61 formed during the gasification process is drawn off above the hottest reaction zones 49, 50 via the gas outlet connection 9 and fed to the flame channel 62 according to FIGS. 1 and 2, in which the process gas 61 is then, after gradual cracking, from high-molecular to low-molecular compounds , mainly gases, is completely burned out and converted into odorless, low-pollutant flue gas.

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Abstract

Vergasungsgut wird in einem schachtartigen Reaktor (1) in Prozeßgas sowie Prozeßasche umgesetzt. Im Bereich der heißesten Reaktionszonen wird das Prozeßgas abgezogen und in einem insbesondere labyrinthartigen Flammenkanal (62) unter stufenweiser Luftzufuhr kontrolliert gecrackt sowie vollständig in ein schadstoffarmes Rauchgas umgewandelt. Dieses wird einem Abhitzekessel (33) zugeführt. In oder nach diesem wird das Rauchgas mit einem Trockenadsorptionsmittel versetzt. Das so behandelte Rauchgas wird letztlich hinter dem Abhitzekessel (33) bei Temperaturen um 200°C entstaubt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Vergasungsgut
Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahren zur ther i- sehen Behandlung von Vergasungsgut gemäß den Merkmalen im Obebegriff des Anspruchs 1.
Andererseits richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Vergasungsgut gemäß den Merk¬ malen im Oberbegriff der Ansprüche 4 bis 6.
Ein derartiges Verfahren und eine solche Vorrichtung zählen durch die DE-PS 35 43 424 zum Stand der Technik. Hierbei wird die vollständige Umwandlung des beim Vergasungsprozeß erzeugten Prozeßgases in ein ausgebranntes geruchloses Rauch¬ gas in einem weitgehend geradlinig angeordneten keramischen Flammenkanal durchgeführt. Der Flammenkanal erstreckt sich zwischen einem Festbettvergaser mit vertikalem Reaktorraum und einem Heizkessel einer Heizungsanlage zur Erzeugung von Heiz- und/oder Prozeßwärme. Die Crackung der im Prozeßgas enthaltenen hochmolekularen teerigen und öligen Bestandteile bei Temperaturen von 950 °C und höher zu nicht mehr kondensierbaren niedermolekularen Verbindungen, in der Hauptsache Gase, sowie die Oxidation dieser Verbindungen zu dem am Ende des Flammenkanals ge¬ wünschten ausgebrannten geruchlosen Rauchgas mit Temperatu¬ ren um bzw. über 1000 °C ist u. a. abhängig von der chemi¬ schen Zusammensetzung und der Beschaffenheit des Vergasungs¬ guts sowie besonders bei fossilen Brennstoffen und deren Derivaten auch von deren Entstehung und Alter.
Je älter beispielsweise ein fossiler Brennstoff als Verga¬ sungsgut oder je komplexer die Zusammensetzung eines Verga¬ sungsguts ist, desto problematischer sind die Schwierigkei¬ ten bei der Umwandlung der Vergasungsprodukte des Vergasungs- guts .
Hierbei spielt insbesondere die Verweilzeit des Prozeßgases im Flammenkanal eine wesentliche Rolle. Diese wird bestimmt durch die Komplexität der hochmolekularen Verbindungen im Prozeßgas und die Kompliziertheit ihrer Umwandlung in nieder- molekulare Verbindungen. Folglich müßte in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Prozeßgase die Länge des Flam¬ menkanals entsprechend anpaßbar sein. Eine beliebige Längen¬ veränderung des bekannten nahezu geradlinigen Flammenkanals ist aber z. B. im Hinblick auf die sich damit stellenden Probleme bezüglich der zur Verfügung stehenden Räumlichkei¬ ten nicht ohne weiteres möglich oder sinnvoll.
Im bekannten Fall hat die sich im wesentlichen geradlinig erstreckende Anordnung des Flammenkanals zwischen dem Fest¬ bettvergaser und dem Heizkessel bei quer bzw. tangential eingeführter Sekundärluft ausgereicht, um Prozeßgase aus vegetabilischen Vergasungsgütern, wie z. B. Hölzern, einwand- frei in Rauchgase "umzuwandeln. Extrem problematisches Verga¬ sungsgut, wie beispielsweise Tierkot oder ölschlamm konnte jedoch aufgrund der geschilderten Probleme bei einem gerad¬ linigen Flammenkanal nicht ausreichend auf wirtschaftliche Art und Weise umgewandelt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl das im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzte Verfahren als auch die im Oberbegriff der Ansprüche 4 bis 6 beschriebene Vorrichtung hinsichtlich der Verfahrensflexibilität und der Erweiterung der Akzeptanz von insbesondere problemati¬ schem Vergasungsgut zu verbessern sowie neben einer mit einfachen Mitteln automatisierbaren Prozeßtechnik eine von der Beschaffenheit des Vergasungsguts unabhängige Fahrweise des Reaktors bei sicherer Beherrschung der stoffartbedingten Emissionsentwicklung zu gewährleisten.
Was den verfahrenstechnischen Teil dieser Aufgabe anlangt, so besteht dessen Lösung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.
Dank der Erfindung ist es jetzt möglich, nicht nur problema- tisches Vergasungsgut, wie z. B. Hähnchenkot, und ein großes Spektrum betrieblicher Reststoffe bzw. Abfälle, wie z. B. unvorbehandelte ölschlämme und/oder δlkontaminierte Böden oder dergleichen energetisch zu verwerten, sondern diese ■ Stoffe nun auch in loser Form durch mehrstufige thermische Behandlung mit integrierter Primär- und Sekundärbehandlung von Schwefel und Halogenen auf trockenem Wege vollständig in Wärmeenergie, z. B. für die Rohölaufbereitung, umweltver¬ trägliche inerte Rauchgase und in eine inerte rieselfähige Prozeßasche umzuwandeln. Hierbei kann die anfallende Prozeß- asche problemlos auf normalen Hausmülldeponien abgelagert werden. Ferner kann sie als Baumaterial verwertet werden. Das im Reaktor entstehende Prozeßgas wird in einen labyrinth¬ artigen Flammenkanal überführt. Ein derartiger Aufbau er¬ laubt es, auf kleinstem Raum einen ausreichend langen Flam¬ menkanal bereitzustellen, bei welchem neben den reaktions- kinetisch günstigen Turbulenzen die Verweilzeit von Proze߬ gasen mit selbst komplexen hochmolekularen Verbindungen so gezielt steuerbar ist, daß ihre teerigen und öligen Be¬ standteile stufenweise durch Cracken in niedermolekulare Verbindungen umgewandelt und ihre vollständige Oxidation in ein ausgebranntes geruchloses Rauchgas gewährleistet werden kann.
Die auf diese Weise erzeugten Rauchgase gelangen aus dem Labyrinth-Flammenkanal in einen Abhitzekessel, insbesondere einen Dreizugabhitzekessel, in welchem die bei der Verbren- nung und Inertisierung der Rauchgase anfallende Wärme wir¬ kungsvoll und weitgehend energetisch genutzt werden kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß auch auf extrem hohe Schadstoffkonzentrationen im Vergasungsgut, wodurch unter Umständen zulässige Emissions- werte überschritten werden könnten, gezielt reagiert werden kann. So wird im oder nach dem Abhitzekessel ein hochreak¬ tives Trockenadsorptionsmittel, beispielsweise in Form eines hochreaktiven pulverförmigen Kalkhydratprodukts, dosiert in den Rauchgasstrom mittels dafür geeigneter Dosier- und Reaktionsgefäße bzw. -einrichtungen eingegeben. Diese Sekun- där-Eptschwefelungs- bzw. -entchlorungsmaßnahme ist bezüg¬ lich der Stelle, wo das Trockenadsorptionsmittel eingegeben wird, von der Temperatur des erzeugten Rauchgases abhängig, bei welcher z. B. prozeßtechnisch sowie reaktionskinetisch der größtmögliche SO2 - bzw. HC1- oder andere Halogenemis- sionssenkungseffekt erreicht wird und sich unter anderem zugleich auch der geringstmöglichte Aufwand für die als Folge der Trockenadsorption durchzuführende Nachentstaubung der Rauchgase ergibt. Die Entstaubung der Rauchgase hinter dem Abhitzekessel kann mit Hilfe von Kerzen-, Schlauch- oder Schüttfiltern durchge¬ führt werden. Hierbei handelt es sich um Filtersysteme, bei denen nicht nur eine problemlose, das heißt betriebs- sichere Entstaubung und regelmäßige Abreinigung gewährlei¬ stet ist, sondern auch zugleich der Nachentschwefelungs¬ bzw. Nachentchlorungseffekt mit Hilfe des eingetragenen, aber noch nicht ausreagierten bzw. stofflich unveränderten Trockenadsorptions ittels im sogenannten Filterkuchen ausge- nutzt werden kann.
Durch eine überstöchiometrische Zugabe eines Trockenadsorp¬ tionsmittels könnte die Staubbeladung der Rauchgase ggf. auf unzulässig hohe Werte steigen. Daher ist es zur Einhaltung der zulässigen Emissionswerte zweckmäßig, eine Rauchgasent- staubung bei Temperaturen um 200 °C durch Auswahl entspre¬ chender Sonderfilterm.aterialien und Konstruktionen zu gewähr¬ leisten.
Kern der den Erfindungsgedanken weiterbildenden Ausführungs- form gemäß Anspruch 2 bildet die Maßnahme, das Vergasungsgut auf dem Weg von der Aufgabestelle bis letztlich zu den Ver- brennungs- bzw. Schlackenzonen so gezielt in einem geneigt angeordneten Reaktor innerhalb einer vergleichsweise dünnen Schüttschicht abwärts zu verlagern, daß sich mehrmals auf¬ einanderfolgend in einer stationären Phase, also bei ruhen- dem Vergasungsgut, eine Reaktionszonenstruktur aufbauen kann, wie sie sich üblicherweise in einem reinen Gegenstrom- vergaser bildet, welche dann anschließend in einer Vorschub¬ phase wieder zerstört und umgeschichtet wird.
Während der Umschichtung wird die zuvor gebildete Reaktions- Zonenstruktur des Vergasungsguts aufgerissen bzw. gelockert und dabei das vermischte Vergasungsgut sich selbst überrol¬ lend bzw. überschlagend weiter in Längsrichtung des Reaktor- raums transportiert. Im Anschluß an diese Vorschubphase kommt es dann in einer weiteren stationären Phase zu einer neuen Strukturbildung von bei der Gegenstromvergasung üb¬ lichen Reaktionszonen. Das taktweise (absatz- bzw. zonenwei- se) und auch zeitlich mit Abstand aufeinanderfolgende Auf¬ reißen der Reaktionszonenstrukturen, das Verlagern des Ver¬ gasungsguts von einer stationären Phase zur nächsten statio¬ nären Phase unter Überrollen und überschlagen des Vergasungs¬ guts bei gleichzeitiger Vermischung der Reaktionszonen för- dert die angestrebte Koksbildung sowie die Vergasung des
Kokses in der jeweiligen Reduktionszone bei gleichzeitiger Zunahme der Dicke der Oxidationszone und unter modifizierter Vergasungsmittelzugabe ansteigenden Temperaturen. Das Verga¬ sungsmittel wird hierbei in im wesentlichen gleich großen Teilmengen zwar im Querstrom eingeführt, durchdringt die
Reaktionszonen des Vergasungsguts, insbesondere während der stationären Phasen, dann aber im Gegenstrom aufwärts.
Das taktweise Verlagern und Umschichten des Vergasungs¬ guts sowie die Neubildung einer Reaktionszonenstruktur in einer stationären Phase, jedoch in ständig geringer werden¬ der Dicke der Schüttschicht hat in vorteilhafter Weise zur Folge, daß an keiner Stelle des Reaktorraums selbst äußerst problematisches Vergasungsgut mit niedrigem Ascheschmelz¬ punkt an den Wandungen des Reaktorraums anbacken, versintern, verkleben oder in sich selbst zu großen Schlackebrocken koagulieren kann. Es wird während der Verlagerungsphasen immer wieder aufgerissen, aufgelockert und zerbrochen, bevor den Vergasungsverlauf störende Vorgänge durchgreifend wirk¬ sam werden. Folglich nimmt das gesamte Vergasungsgut an jeder Stelle im Reaktorraum an den parallel ablaufenden chemischen Umsetzungen während des Vergasungsprozesses teil. Auf diese Weise ist nach einer materialabhängig vorgegebenen Anzahl von abwechselnd aufeinanderfolgenden stationären Phasen und Vorschubphasen am unteren Ende des Reaktorraums das Vergasungsgut vollständig in einen inerten Rückstand sowie in klares Prozeßgas umgesetzt.
Das Vergasungsmittel, das insbesodere aus Luftsauerstoff besteht, aber auch aus mit Sauerstoff angereicherter Luft oder" uft-Wasserdampf- bzw. Sauerstoff-Wasserdampf-Gemischen oder anderen Sauerstoffträgem bestehen kann, wird derart gezielt den einzelnen Längenabschnitten des Reaktorraums zugeführt, daß bis in den Bereich der Verbrennungs- und Schlackenzonen stets nahezu gleiche Mengen an Vergasungs¬ mittel zugeführt werden. Lediglich im Bereich der unten liegenden Verbrennungs- und Schlackenzone wird eine demge- genüber größere Teilmenge an Vergasungsmittel eingeleitet, damit hier mit Sicherheit ausreichend hohe Temperaturen erzeugt werden, um u. a. die für eine heizwertreiche Proze߬ gaserzeugung günstigsten Boudouard'sehen Vergasungsbedingun¬ gen sicherzustellen. Eine derartige Vorgehensweise ist des- halb wichtig, um möglichst hohe Brennwerte im Prozeßgas zu erreichen, d. h. das zwangsläufig in der Oxidationszone überwiegend entstehende CO2 mit dem überwiegend in der Reduktionszone am Koks entstehenden CO im Reaktorraum bei möglichst hohen Temperaturen zu vermengen und so das Bou- douard'sche Gleichgewicht in Richtung eines größeren CO-über- schusses zu verschieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt sicher, daß in jedem hinter der Aufgabestelle des Reaktorraums gelegenen Ab¬ schnitt, an dem das Vergasungsgut an den thermischen U set- zungen des ablaufenden Vergasungsprozesses teilnimmt, die Oxidationszone bei gleichbleibenden Vergasungsbedingungen immer dicker im Vergleich zu der abnehmenden und schließlich ganz verschwindenden Dicke der Trocknungs-, Schwel- und Reduktionszonen wird. Am unteren Ende des sich geneigt er¬ streckenden Reaktorraums sind schließlich nur noch die Oxidationszone sowie die Schlackenzone und die Zone der kühlenden Asche vorhanden.
Während der taktweisen (absatz- bzw.' stufenweisen) Abwärts¬ bewegung des Vergasungsguts werden in den höher liegenden Bereichen des Reaktorraums beim Durchtritt des Vergasungs¬ mittels durch das Vergasungsgut, also bei noch geringen Temperaturen Schwelgase erzeugt, die in den Reaktorraum oberhalb des Vergasungsguts eintreten. Gleichzeitig werden in einem geringen Umfang auch Feststoffpartikel aus dem Vergasungsgut mit in diesen Raum hineingerissen. Je tiefer das Vergasungsgut dann zwangsweise im Reaktorraum abwärtsbe- wegt wird, desto mehr verschiebt sich die Erzeugung von überwiegend Schwelgas in überwiegend Reduktionsgas und schließlich in CO2 in der Oxidationszone. Alle vorgenann¬ ten Gase und hier im einzelnen nicht näher definierte weite¬ re Reaktionsgase vermischen sich dann in dem oberhalb der Vergasungsgutschüttung befindlichen Raum, wo Temperaturen bis über 10Q0 °C erreicht werden, die zu der vorstehend bereits erwähnten Verschiebung des Boudouard' sehen Gleichge¬ wichts in Richtung CO führen.
Aus dem Reaktorraum werden die Prozeßgase gemeinsam abgezo- gen und dann in den Flammenkanal überführt.
Variable Taktzeiten und/oder Taktabstände erlauben es nicht nur,, die Verweildauer des Vergasungsguts in den stationären Phasen materialabhängig exakt bestimmen zu können, sondern gestatten es auch, die Verlagerungsgeschwindigkeit, d. h. also den Entmischungsvorgang einer zuvor während einer sta¬ tionären Phase aufgebauten Reaktionszone definiert, ggf. programmiert, zu steuern. Die Verlagerungsgeschwindigkeit des Vergasungsguts kann extern gesteuert werden. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsge¬ mäßen Verfahrens besteht in den Merkmalen des Anspruchs 3.
Durch die Mischung des ölkontaminierten Vergasungsguts mit kohlenstoffhaltigen Zuschlagstoffen, mit hochreaktiven Trockenadsorptionsmitteln und Filterstaub sowie mit Proze߬ asche, insbesondere in einem hierfür geeigneten Zwangs- mischer, können jetzt alle vorher nicht bzw. nur sehr schwer handhabbaren, weil zähen, klebrigen, zähflüssigen, stich¬ festen oder klumpigen ölschlämme und/oder ölbδden zunächst dosierbar und danach sicher verarbeitungsfähig gemacht wer¬ den. Das erdig-krümelige Mischprodukt erfährt hierbei eine solche Vergleichmäßigung und Auflockerung, daß seine Stape¬ lung und Zwischenlagerung bzw. Aufhäufung - auch in Silos bzw. in großer Schütthöhe - problemlos möglich ist. Es muß also nicht befürchtet werden, daß das Mischprodukt wieder verdichtet, verklumpt oder verklebt. Eine derart gezielte Vorbehandlung stellt darüberhinaus sicher, daß während der thermischen Behandlung das Mischprodukt stets luft- bzw. gasdurchlässig bleibt und demzufolge während der Vergasung geregelten, das heißt planmäßig allen zu durchlaufenden Reaktionen kontrollierter unterzogen werden kann.
Als kohlenstoffhaltige Zuschlagstoffe eignen sich besonders hochther oreaktive Biomassen. Hierzu zählen beispielsweise aschearme organische Reststoffe, wie Säge-, Fräs- und Hobel- späne sowie Hackschnitzel und Rinde von feiner bis mittlerer Körnung. Aber auch erdalkalireiche Reststoffe aus der Nah¬ rungsmittelproduktion, wie z. B. Kakao- oder Erdnußschalen, sind als Zuschlagstoffe geeignet. Selbstverständlich können auch Kokse zur Mindest-Cf i x -Einstellung eingesetzt werden. Die benötigte Menge des Zuschlagstoffs kann je nach Art, Beschaffenheit und Zusammensetzung des zu behandelnden öl- kontaminierten Vergasungsguts in weiten Grenzen variieren. Allerdings ist ein niedriger Wassergehalt des Zuschlagstoffs ebenso von Vorteil wie eine möglicherweise vorhandene hohe Alkalität desselben.
Das Untermischen von Trockenadsorptionsmitteln zu dem Verga¬ sungsgut sowie zu den kohlenstoffhaltigen Zuschlagstoffen dient der Einbindung von vorhandenen, entstehenden oder sich umbildenden, rohstoffgebundenen, gelösten oder gasförmigen Schadstoffen, insbesondere Schwefel- und Chlorverbindungen, an der Quelle ihres Auftretens. Es kann sich z. B. um Kalk bzw. Kalkhydratprodukte oder entsprechend andere emissions- senkende Produkte, beispielsweise Dolomit, handeln. Die benötigte Menge des Trockenadsorptionsmittels wird dabei in erster Linie durch den Gehalt an Schwefel und Halogenver¬ bindungen in den δlkontaminierten Stoffen bestimmt.
Als besonderer Vorteil im Rahmen dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform können jetzt die bei der Vergasung anfallen- den Filterstäube und die Prozeßasche zu dem ölkontaminierten Vergasungsgut gemischt werden. Durch die Verwendung des Filterstaubs als Primärzuschlagstoff kann frisches Trocken¬ additiv eingespart werden, da der Filterstaub eine hierfür genügend hohe Alkalität aufweist. Durch die hohen pH-Werte des Filterstaubs und der Prozeßasche kann desweiteren eine erhebliche Senkung des Ascheschmelzpunkts gewährleistet werden. Die die Verschlackung fördernde Schmelzpunkternie¬ drigung ergibt sich dabei im wesentlichen durch die Zugabe des Trockenadsorptionsmittels, beispielsweise in Form von Kalkhydraten und Dolomit, ohne daß die kritischen Dissozia¬ tionstemperaturen und -bedingungen für die aus den basischen Feststoffen Schwefel und anderen Halogenen bei der Trocken¬ adsorption entstandenen neuen Verbindungen erreicht werden. Der bei der Entstaubung des Rauchgases abgeschiedene Staub enthält große Mengen von noch nicht umgesetztem Adsorptions¬ mittel. Dadurch hat es sich als verfahrenstechnisch sehr vorteilhaft und zugleich kostensparend erwiesen, die Filter- abgänge als Primarentschwefelungszuschlagstoff für das Misch¬ produkt einzusetzen. Diese Vorgehensweise hat zum einen den Vorteil, daß bei der Beseitigung von ölkonta iniertem Vergasungsgut, wie beispielsweise ölschlämme und/oder ölkon- taminierte Böden, neben der Prozeßasche kein weiterer Rest- 0 oder Abfallstoff produziert wird und zum anderen, daß das nicht umgesetzte Adsorptionsmittel beim Mischprodukt für die Einbindung von gasförmigen Schadstoffen an der Quelle ihrer Entstehung genutzt werden kann. Hierdurch können die Be¬ triebskosten der thermischen Mehrstufenbehandlung von δlkon- 5 taminiertem Vergasungsgut nochmals im positiven Sinne beein¬ flußt werden.
Das dem Mischprodukt zuzusetzende Trockenadsorptionsmittel sollte vorteilhaft auf ein Kornspektrum von erheblich klei¬ ner als 1/100 mm feinstaufgemahlen werden.
0 Ferner ist es von Vorteil, wenn bei der Verwendung eines
Schüttfilters ein granulatförmiges Trockenadsorptionsmittel als Schüttgut eingesetzt wird. Hierdurch kann die Rauchgas¬ reinigung noch effektiver gestaltet werden, das heißt, der Entstaubungs- und Nachentschwefelungs- bzw. Nachentchlorungs-
-5 effekt kann noch besser ausgenutzt werden.
Eine erste vorteilhafte Lösung des gegenständlichen Teils der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird in den Merkmalen des Anspruchs 4 gesehen. Die Neigung des Reaktorraums gegenüber der Horizontalen erfolgt, um das Vergasungsgut von der einfüllschachtseitigen Aufgabestelle aus in einer vergleichsweise dünnen Schütt¬ schicht taktweise in Richtung der unteren Aschezone mecha- nisch und schwerkraftabhängig bewegen zu können. Der Nei¬ gungsgrad wird vom Vergasungsgut bestimmt. Bei Bedarf kann der Reaktorraum auch neigungsveränderbar ausgebildet sein. Die Veränderung kann stufenweise oder stufenlos durchgeführt werden..
Die Aufteilung des Reaktorbodens in ortsfeste Abschnitte und zu diesen relativbewegliche Abschnitte erlaubt es einer¬ seits, das Vergasungsgut während der Abwärtsbewegung in Abhängigkeit von seiner Zusammensetzung entsprechend mehr¬ fach im Ruhezustand zu belassen, so daß sich die üblicher- weise bei der Gegenstromvergasung einstellenden Reaktions¬ zonen ausbilden können und gestattet es andererseits, zum Anbacken, Versintern oder Verkleben neigendes Vergasungsgut ständig aufzulockern und die Strukturen der Reaktionszonen wieder zu vermischen.
Di durch Schieber gebildeten beweglichen Abschnitte des
Reaktorbodens können für sich oder auch gemeinsam im vorbe¬ stimmten Takt der stationären Phasen und der Vorschubphasen bewegt werden. Die Geschwindigkeit kann gleichförmig oder ungleichförmig sein. Auch kann die Geschwindigkeit der im Abstand übereinander angeordneten Abschnitte voneinander abweichen. Auf jeden Fall wird jedoch sichergestellt, daß das Vergasungsgut in den Vorschubphasen immer wieder aufge¬ rissen, umgeschichtet (umgewälzt) und aufgelockert wird, so daß sich in den stationären Phasen neue Reaktionszonen- Strukturen bilden können mit dem Ziel einer Zunahme der
Oxidationszone und einer stetigen Verringerung der Trock- nungs-, Schwel- und Reduktionszonen. Die festen Abschnitte des Reaktorbodens sind zweckmäßig durch stufenweise, im Abstand übereinander angeordnete Roste gebildet . Die Roste erstrecken sich hierbei vorzugsweise jeweils in einer horizontalen Ebene.
Die Zuführung des Vergasungsmittels erfolgt im Bereich der beweglichen Abschnitte im Querstrom. Anschließend durch¬ dringt das Vergasungsmittel die Schüttung des Vergasungs¬ guts jedoch im Gegenstrom aufwärts. Die Teilmengen Verga¬ sungsmittel in jedem beweglichen Abschnitt sind im wesent- liehen gleich groß. Demgegenüber ist die im Bereich der
Verbrennungs- und Schlackenzone zusätzlich vertikal zuge¬ führte Teilmenge Vergasungsmittel größer, um in diesem Be¬ reich die für eine heizwertreiche Prozeßgaserzeugung günstig¬ sten Boudouard' sehen Vergasungsbedingungen mit Temperaturen bis über 1000 °C sicherzustellen. Die Zuführung des Verga¬ sungsmittel kann in beliebiger Weise vorgenommen werden. Bevorzugt liegen die Zuführungen jedoch seitlich bzw. über und unter den beweglichen Schiebern.
Der insbesondere horizontale Gasabzugsstutzen liegt im heißesten Bereich des Reaktorraums, um die hier sich während des Vergasungsprozesses ansammelnden und mischenden Reak¬ tionsgase abführen zu können und um ein Absinken der Tempe¬ ratur des Prozeßgases zu vermeiden. Der Gasabzugsstutzen kann mit ggf. regelbaren Öffnungen versehen sein. Regelbare Öffnungen können beispielsweise der Zufuhr von Sekundärluft dienen. Andere Öffnungen können auch als Meß- und/oder Kon¬ trollstellen eingerichtet sein.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung erlaubt es, nicht nur stückiges und festes Vergasungsgut, sondern insbesondere auch erweichendes und zum Teigigwerden neigendes Vergasungs¬ gut bei gleichmäßiger Durchgasung der Schüttung einsetzen zu können. Dabei wird die spezifische Durchsatzleistung des Reaktors bei gleichzeitiger Anhebung der Austrittstemperatur des Prozeßgases aufgrund Erhöhung der Vergasungsgeschwindig¬ keit heraufgesetzt. Ferner werden kontrollierte Vergasungs¬ bedingungen durch Übergang von einer für die Gegenstromver- gasung typischen hohen und schwer zu durchgasenden Material¬ säule auf eine Querstrom-Gegenstrom-Vergasung sichergestellt in zum Teil nur wenige Zentimeter betragenden niedrigen Reaktionszonen. Der Kohlenstoffu setzungsgrad und der Ver¬ gaserwirkungsgrad werden heraufgesetzt, und zwar unabhängig davon, ob es sich um sortierte oder unsortierte Massen be¬ liebiger Körnung erdiger, klebriger, faseriger, plattiger, teigiger, erweichender oder feuchter Vergasungsmaterialien wechselnder Zusammensetzung handelt.
Die obere keramische Wand des Reaktorraums ist bevorzugt querbeweglich vorgesehen, um den Querschnitt des Reaktor¬ raums in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Vergasungs¬ guts sowie der sich einstellenden Vergasungsbedingungen dahingehend verändern zu können, daß dadurch die vom Ver¬ gasungsgut abgegebene Wärme optimal auf dasselbe zurückge- strahlt wird.
Ein Schichthδhenregler am einfüllschachtseitigen Ende der oberen Wand kann verhindern, daß frisch aufgegebenes Verga¬ sungsgut ungehindert und in nicht definierter Menge in den unteren Bereich des Reaktorraums gleiten und u. a. unkon- trollierte Vergasungsreaktionen ebenso herbeiführen kann wie eine unerwünschte unvollständige Umsetzung des eingesetzten Vergasungsguts. Diese ist beispielsweise bei Einsatz der Vorrichtung zur umweltfreundlichen Beseitigung von Abfällen und insbesondere auch bei der Altlastsanierung in hohem Maße unerwünscht. Alle beweglichen und unbeweglichen Wand- bzw. Bodenabschnitte des Reaktorraums mit Ausnahme der oberen Keramikwand sind wassergekühlt. Eine solche Wasserkühlung erlaubt es, mit hohen Temperaturen zu fahren, ohne daß befürchtet werden muß, daß das Vergasungsgut an den Wänden des Reaktorraums anbackt.
Eine weitere vorteilhafte Lösung des gegenständlichen Teils der Aufgabe besteht in den Merkmalen des Anspruchs 5.
Aufgrund des Sachverhalts eines auf einem im wesentlichen starren Rost in dessen gesamter Breite gleitend geführten
Schiebers in Verbindung mit der Maßnahme, daß das Vergasungs¬ mittel, z. B. Luftsauerstoff, sowohl von unten durch den Rost als auch im Querstrom etwa in der Verlagerungsebene des Schiebers über die Ascheaustragsöffnung gegen das am Rost- rand liegende Vergasungsgut geführt wird, ist es jetzt mög¬ lich, eine gleichzeitige Quer- und Gegenstromvergasung durch¬ zuführen, die es nach durchlaufenem Vergasungsprozeß erlaubt, das ausgebrannte und vollständig in Asche umgesetzte auf dem Rost liegende Vergasungsgut als inertes Material von dem Rost herunterzuschieben. Auf diese Weise werden nach dem
Zurückverlagern des Schiebers in die Ausgangsstellung Frei¬ räume geschaffen, in die von oben neues Vergasungsgut nach¬ sinken kann. Die durch die Verlagerung des Schiebers in Richtung auf die Ascheaustragsöffnung kurzzeitig herbeige- führte Verdichtung des Vergasungsguts bildet hierbei kein Hindernis, da es nach dem Zurückverlagern des Schiebers aufgrund verbesserter Zuführung des Vergasungsmittels, ins¬ besondere durch den Rost, zu einer forcierten Vergasung in dem dann aufgelockerten Bereich des Vergasungsguts bzw. der im Reaktorschacht auf dem Rost ruhenden Säule von nach¬ gefallenem, mehr oder weniger unvergastem Vergasungsgut kommt. Die Kühlung des Rosts sowie der Wände des Reaktorschachts verhindert, daß die extrem hohen Temperaturen im unteren Bereich des Reaktorschachts vorzeitig Schäden an den hier befindlichen Bauteilen, insbesondere aber am Rost, bewirken können. Damit wird die Standzeit des Rosts erheblich verlän¬ gert. Totzeiten zum Rostwechsel verbunden mit dem dadurch hervorgerufenen Stillstand des Vergaserprozesses entfallen. Das wirtschaftliche Ausbringen wird merklich erhöht.
Als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung sind der höhere Kohlenstoff msetzungsgrad, der höhere Vergaserwir¬ kungsgrad sowie die im Vergleich zu entsprechenden Baugrδßen herkömmlicher Gegenstromvergaser wesentlich verbesserte Durchsatzleistung anzuführen.
In vielen Anwendungsfällen reicht es aus, wenn der Schieber einteilig und einstufig ausgebildet ist. Er kann bei Bedarf auch mehrteilig und/oder mehrstufig, insbesondere dreistufig, ausgebildet sein. Die einzelnen Stufen erstrecken sich hier¬ bei ebenfalls bevorzugt über die gesamte Breite des Rosts und können in ihrem Verband zu einzelnen, dicht nebeneinan- der liegenden und einzeln variabel verschiebbaren Blöcken oder Modulen gegliedert sein. Die Stufen fallen in Richtung zur Ascheaustragsöffnung ab. Sie können gleichmäßig oder ungleichmäßig gestuft sein. Ihre Kontur kann eckig oder kurvenförmig gekrümmt sein. Sie sind variabel und taktweise bzw. zonenweise in Richtung Ascheaustragsöffnung verschieb¬ bar.
Eine Kastenform des Schiebers gestattet es in relativ ein¬ facher Weise eine geeignete Kühlung zu integrieren. Um den Querschnitt des vorwiegend parallelwandigen oder auch sich konisch nach unten erweiternden Reaktorschachts nicht einzuengen, kann in der der Ascheaustragsöffnung gegenüber¬ liegenden Wand eine Schieberausnehmung vorgesehen sein. In der Ausgangsposition befindet sich der Schieber vollstän¬ dig in der Schieberausnehmung. Es ragen keine Teile in den Reaktorschacht hinein.
Die Standzeit des Schiebers und seiner Führungen in der Schieberausnehmung wird heraufgesetzt, wenn die Wände und der Boden der Schieberausnehmung und damit auch die Schieber¬ führungen gekühlt sind.
Sowohl die Vorschublänge des Schiebers bzw. ggf. seiner Teilblöcke oder Module als auch sein Vorschubrhythmus sind bevorzugt variabel ausgebildet. Auf diese Weise kann die Bewegung des Schiebers gezielt auf die Zusammensetzung des jeweiligen Vergasungsguts und dessen Verhalten während des Vergasungsprozesses abgestellt werden.
In der Regel der durch die Praxis vorgegebenen Einsatzfälle wird der Rost eben ausgebildet sein. Denkbar ist aber auch eine endseitige Krümmung, mit der in bestimmten Situationen verhindert wird, daß Vergasungsgut in unzulässiger Weise in den Ascheaustrag gelangt.
Mit einer Ausbrennplatte im Bereich unterhalb der Ascheaus- tragsöffnung oder etwa in der Ebene des Rosts kann dafür Sorge getragen werden, daß noch nicht vollständig vergastes, aber schon ausgeschobenes Vergasungsgut auf der Ausbrenn¬ platte bei hohem SauerstoffÜberschuß restlos umgesetzt, d. h. von Kohlenstoff befreit wird. Die bei diesem Verbren¬ nungsvorgang auf der Ausbrennplatte entstehenden CO2 -Gase werden dann oberhalb des Rosts im Hochtemperaturbereich am Koks der Reduktionszone zu CO reduziert, mit dem entste- henden Prozeßgas vermischt und zusammen mit diesem schlie߬ lich in Richtung Gasabzug geführt. D. h., daß es sich auch bei diesem Vorgang um einen Teilprozeß der im Reaktorschacht stattfindenden Vergasung handelt und nicht um eine Ver- brennung.
In vorteilhafter Weise ist die Ausbrennplatte gekühlt , um ihre Standzeit und damit auch die Betriebszeit des Vergasers zu verlängern. Als Kühlmittel kann Wasser verwendet werden. Auch der Reaktor, der Rost, der Schieber sowie die Schieber- ausnehmung können wassergekühlt sein.
In der Aschezone des Reaktors kann eine insbesondere wasser¬ gekühlte Austragsschnecke angeordnet sein.
Eine dritte vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den Merkmalen des Anspruchs 6 gesehen.
Die Aufgliederung des Flammenkanals in eine Vielzahl von kurzen Längenabschnitten und deren Relativzuordnung in tri- axialer Konfiguration erlaubt es, auch auf kleinstem Raum einen ausreichend langen Flammenkanal bereitzustellen, bei welchem die Verweilzeit von Prozeßgasen mit selbst komplexen hochmolekularen Verbindungen so gezielt steuerbar ist, daß ihre teerigen und öligen Bestandteile stufenweise durch Cracken in niedermolekulare Verbindungen umgewandelt und ihre vollständige Oxidation in ausgebranntes geruchloses Rauchgas gewährleistet werden kann.
Der vielfach gewundene labyrinthartige, durch eine sich kreuzende, umschlingende, windende, auf- und absteigende, also ständig seine Richtung wechselnde Führung erzeugte Verlauf des Flammenkanals stellt auf der einen Seite die vergasungsgutabhängige notwendige Verweilzeit des Prozeß- gases sicher und erlaubt auf der anderen Seite eine optimale turbulente und vollständige Durchmischung des umzuwandelnden Prozeßgases mit Sekundärluft. Ein weiterer Vorteil des laby¬ rinthartigen Verlaufs des Flammenkanalε wird darin gesehen, daß auch kurzfristig sich bildende laminare Strömungen un- mittelbar nach ihrer Entstehung sofort wieder aufgerissen und in Turbulenzen umgewandelt werden. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, mit erheblich höheren Strömungsgeschwindig¬ keiten fahren zu können, als dies im bekannten Fall möglich war, ohne hierbei aber die Qualität des Ausbrands zu senken.
Insbesondere erlaubt es die Erfindung, daß im Zuge der ver¬ schärften Bestimmungen in Sachen Umweltschutz unter Einhal¬ tung der jeweiligen Vorschriften auch die Prozeßgase aus extrem problematischem Vergasungsgut nach gezielter Hochtem¬ peraturaufcrackung ihrer hochmolekularen Verbindungen zuver- lässig in ein stets ausgebranntes geruchloses und schadstoff¬ armes Rauchgas umgewandelt werden.
Die Länge des Flammenkanals kann stets relativ problemlos auf die Beschaffenheit des jeweiligen Vergasungsguts abge¬ stellt werden. Dabei kann insbesondere auch der Art der Entstehung sowie dem Alter fossiler Brennstoffe und deren Derivate gezielt Rechnung getragen werden.
Durch eine den einzelnen Längenabschnitten stufen- und/oder zonenweise zugeführte Sekundärluft kann diese in Abhängig¬ keit von dem jeweiligen Prozeßgas und dessen Zusammensetzung sowie dessen Verbrennungsverhalten gezielt turbulent und vollständig mit dem Prozeßgas vermischt werden.
Nach Anspruch 7 können die Längenabschnitte Bestandteile von vorwiegend ähnlich gestalteten und/oder gegeneinander aus¬ tauschbaren Modulkδrpern bilden. Derartige Modulkörper sind dann in Abhängigkeit von der Komplexität des umzuwandelnden Prozeßgases bausteinartig aneinandersetzbar. Hierbei können auf kleinstem AufStellungsraum unterschiedlich lange Flammen¬ kanäle anwenderseitig problemlos zusammengestellt und bei Bedarf auch wieder zu einer anderen Konfiguration ausge¬ tauscht werden.
Bei den Modulkörpern kann es sich um Fertigsegmente aus form- und/oder gießbaren keramischen Massen handeln. Auch eine Zusammensetzung in Ziegelbauweise ist vorstellbar.
Denkbar ist nach Anspruch 8 aber auch eine Bauart, gemäß welcher die Längenabschnitte in einem monolytischen Gußblock ausgebildet sind.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Grundge¬ dankens besteht in den Merkmalen des Anspruchs 9.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 in schematischer perspektivischer Darstellung ein Mehrstufenverbrennungssystem;
Figur 2 im Schema in vergrößerter Darstellung einen Schrägbettreaktor für das Verbrennungssystem der Figur 1;
Figur 3 * ebenfalls im Schema in vergrößerter Darstellung einen vertikalen Festbettreaktor für das Ver¬ brennungssystem de Figur 1;
Figur 4 einen für das Verbrennungssystem der Figur 1 -geeigneten labyrinthartigen Flammenkanal in
Modulbauweise und Figur 5 ebenfalls in der Perspektive, teilweise im Schnitt, einen einzelnen Modulkörper.
Wie die Figuren 1 und 2 bei gemeinsamer Betrachtung erkennen lassen, ist in einem Reaktor 1 ein zur Horizontalen 2 unter einem Winkel α geneigter Reaktorraum 3 angeordnet, der seit¬ lich von vertikalen«Wänden 4 begrenzt wird. Der Boden des Reaktorraums 3 besteht aus stufenweise mit Abstand überein¬ ander angeordneten ortsfesten horizontalen Rosten 5, zwi¬ schen denen querbewegliche Schieber 6 angeordnet sind. Die Schieber 6 können gemeinsam oder getrennt mit ggf. vonein¬ ander abweichenden stetigen oder unstetigen Geschwindigkei¬ ten bewegt werden. Roste 5 und Schieber 6 sind wassergekühlt
In Längsrichtung des Reaktorraums 3 gesehen ist hinter dem untersten Rost 5, jedoch mit dessen Oberseite in etwa glei- eher Höhe liegend ein Ascheaustrag 7 mit einer Austrags- schnecke 8 angeordnet.
Im Abstand oberhalb des untersten Rosts 5 sowie des Asche- austrags 7 erstreckt sich in den Reaktorraum 3 hinein ein rohrförmiger Gasabzugsstutzen 9 mit, insbesondere regelba- ren, Öffnungen 10 für Sekundärluft. Andere in den Zeichnun¬ gen nicht näher dargestellte Öffnungen 10 können aber auch als Meß- und/oder Kontrollstellen eingerichtet sein.
Die obere Wand 11 des Reaktorraums 3 ist als keramisches Gewölbe quer zu den Rosten 5 bewegbar angeordnet, um den Querschnitt des Reaktorraums 3 in Abhängigkeit von dem je¬ weils zu vergasenden Gut 12 sowie den sich einstellenden Vergasungsbedingungen verändern zu können. Am oberen Ende der Wand 11 ist ein Schichthδhenregler 13 um eine horizontale Achse 14 schwenkbar aufgehängt. Dieser Schichthöhenregler 13 verhindert, daß über den mit einer Schleuse 15 versehenen Einfüllschacht 16 frisch aufgegebenes Vergasungsgut 12 ungehindert und in nicht definierter Menge in den unteren Bereich des Reaktorraums 3 abgleiten kann.
Stirnseitig des Reaktors 1 ist die Einspeisung 17 für das Vergasungsmittel 18, wie insbesondere Luftsauerstoff, vorgesehen. Das Vergasungsmittel 18 gelangt in gezielter Querstromführung in nahezu gleichen Teilmengen im Bereich der Schieber 6 in den Reaktorraum 3 und zusätzlich im Gegen- . ström über den Abstand 19 zwischen dem untersten Rost 5 und dem Ascheaustrag 7 in einer demgegenüber größeren Teil¬ menge vertikal in den Reaktorraum 3.
Das über den Einfüllschacht 16 aufgegebene Vergasungsgut 12 erstreckt sich in einer in der Höhe in Längsrichtung des Reaktorraums 3 abnehmenden Schüttschicht 20. Hierbei bilden sich während mehrerer im zeitlichen Abstand aufein¬ ander folgender stationärer Phasen, also in quasi ruhendem Zustand des Vergasungsguts 12, die bei üblicher Gegenstrom¬ vergasung entstehenden Reaktionszonen 21-24 aus. Zwischen die stationären Phasen sind Vorschubphasen integriert, in welchen das Vergasungsgut 12 durch die Schieber 6 mechanisch und schwerkraftabhängig in Längsrichtung des Reaktorraums 3 verlagert wird. Bei dieser Verlagerung werden die sich in den stationären Phasen ausbildenden Strukturen der Reak¬ tionszonen 21-24 aufgelockert, aufgerissen und umgeschich¬ tet. Hierdurch wird verhindert, daß auch zum Versintern, Anbacken oder Verkleben neigendes problematisches Vergasungs- gut 12 sich örtlich festsetzen kann. Das gesamte Vergasungs¬ gut 12 nimmt an jeder Stelle im Reaktorraum 3 an den paral¬ lel ablaufenden chemischen Umsetzungen während des Verga¬ sungsprozesses teil. Aufgrund dieser Verfahrensweise wird die angestrebte Koks¬ bildung bei gleichzeitiger Vergasung des Kokses in der Reduk¬ tionszone 22 gefördert. Dabei nimmt die Dicke der Oxidations¬ zone 21 in Längsrichtung des Reaktorraums 3 ständig zu, während die Trocknungszone 24, die Schwelzone 23 und die Reduktionszone 22 dünner werden und schließlich ganz ver¬ schwinden. Am unteren Ende des Reaktorraums 3 ist dann nur noch die Oxidationszone 21 sowie die Schlackenzone 25 und die Schicht der kühlenden Asche vorhanden.
Aufgrund des Sachverhalts, daß im Bereich 19 des Reaktor¬ raums 3 im Gegenstrom eine größere Menge an Vergasungsmittel 18 eingeleitet wird als in den Bereichen der Schieber 6, können hier die angestrebten hohen Temperaturen bis über' 1000 °C erzeugt werden, um u. a. die für eine heizwertreiche Prozeßgaserzeugung günstigsten Boudouard' sehen Vergasungsbe¬ dingungen sicherzustellen. Dabei wird das zwangsläufig in der Oxidationszone 21 überwiegend am Koks entstehende CO2 mit dem überwiegend in der Reduktionszone 22 entstehenden CO im Reaktorraum 3 oberhalb der Schüttschicht 20 bei möglichst hohen Temperaturen vermengt und so das Boudouard' sehe Gleich¬ gewicht in Richtung eines größeren CO-Überschusses ver¬ schoben.
Das bei der Vergasung anfallende Prozeßgas wird über den Gasabzugsstutzen 9 in einen labyrinthartigen Flammenkanal 62 zur vollständigen Umwandlung in ausgebranntes geruchloses Rauchgas überführt (siehe Figuren 1, 4 und 5) .
Der Flammenkanal 62 ist in kurze Längenabschnitte 26, 27 aufgegliedert, welche in triaxialer Konfiguration aneinander- gesetzt sind. Der Richtungsverlauf des Flammenkanals 62 ist mit Pfeilen definiert. Die Längenabschnitte 26, 27 sind in blockförmigen Modulkör¬ pern 28 als Längskanäle und als an einem Ende der Längska¬ näle diese schneidende Querkanäle ausgebildet.
In der Figur 5 ist ein solcher aus einer gießbaren kerami- sehen Masseι hergestellter Modulkorper 28 näher veranschau¬ licht. Es ist zu erkennen, daß je nach Verwendungszweck die Läjngskanäle 26 und Querkanäle 27 endseitig durch Stopfen oder Deckplatten 29 verschlossen werden können. Der Kanalquer¬ schnitt ist beliebig. Beim Ausführungsbeispiel ist er eckig.
Außerdem ist in der Figur 5 angedeutet, daß den einzelnen
Längenabschnitten 26, 27 sowie den Stopfen und/oder Deckplatte 29 Sekundärluftzuführungen 30 zugeordnet sind, die in nicht näher veranschaulichter Weise regelbar sind.
Desweiteren läßt die Figur 4 noch erkennen, daß die den Flammenkanal 62 bildenden Modulkorper 28 von einem wärmeiso¬ lierenden Mantel 31 umgeben sein können.
Je nach Komplexität des in dem Flammenkanal 62 bei 32 einge¬ führten Prozeßgases kann dieses nun durch eine bestimmte Zuordnung der Modulkörper 28 labyrinthartig auf einem langen Weg geführt werden, wobei es durch gezielte Zuführung der
Sekundärluft möglich ist, das Prozeßgas und die Sekundärluft turbulent und vollständig zu durchmischen. Wo die Sekundär¬ luft zugegeben wird und in welcher Menge ist abhängig von der Zusammensetzung des jeweiligen Prozeßgases und dessen Verbrennungsverhalten. Die Verweilzeit des Prozeßgases im
Flammenkanal 62 zur Umwandlung in vollständig ausgebranntes geruchloses und Schadstoffarmes Rauchgas kann durch entspre¬ chende Zuordnung von Modulkörpern 28 exakt vorbestimmt und variiert werden. Im Bereich eines Dreizugabhiczekessels 33 werden bei 34 Trockenadsorptionsmittel aus einem Bunker 35, beispielsweise in Form von hochreaktivem Kalkhydrat , in Pulverform mittels Zuteilung 36 und Einblassys em 37 dosiert in das Rauchgas eingegeben. Hiermit sollen den Schadstoffkonzentrationen in dem jeweils in den Reaktor 1 eingegebenen Vergasungsgut 12 im Hinblick auf die zulässigen Emissionswerte Rechnung getragen werden.
Hinter der als Mischer ausgebildeten Eingabestelle 34 für das Trockenadsorptionsmittel ist ein Rauchgasfilter 38, beispielsweise in Form eines Schüttfilters, vorgesehen. Bei diesem Rauchgasfilter 38 wird als Schüttgut ein Trocken¬ adsorptionsmittel in Granulatform verwendet. Hiermit kann die Rauchgasreinigung noch effektiver im Sinne einer besse- ren Ausnutzung des Entstaubungs- und Nachentschwefelungs¬ bzw. Nachentchlorungseffekts durchgeführt werden.
Mit 39 ist der Vorlauf und mit 40 der Rücklauf für den Drei¬ zugabhitzekessel 33 bezeichnet. 41 ist ein in die Abzugslei¬ tung 42 integriertes Rauchzuggebläse, das zur Stabilisierung der Druckverhältnisse durch ein zweites integriertes Rauch¬ zuggebläse 43 hinter dem Rauchgasfilter 38 unterstützt wird.
Das in den Reaktor 1 eingegebene Vergasungsgut 12 ist insbe¬ sondere erdig-krümelig und wird dadurch erzeugt, daß δlkon- taminierte Stoffe diverser Zusammensetzung, wie ölschlämme oder δlkonta inierte Böden, in unvorbehandeltem Zustand mit kohlenstoffhaltigen Zuschlagstoffen, mit hochreaktiven Trockenadsorptionsmitteln, Filterstaub und mit Prozeßasche gemischt und dispergiert werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die bei der Vergasung anfallende Prozeßasche den δl- kontaminierten Stoffen zugemischt wird. Ferner können als Primarentschwefelungszuschlagstoff die Filterabgänge den δlkontaminierten Stoffen zugesetzt werden, weil diese große Mengen von noch nicht umgesetzten Adsorptionsmitteln ent¬ halten.
Statt des in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Schräg- bettreaktors 1 kann auch ein Festbettreaktor 1' gemäß Figur 3 zum Einsatz gelangen, wenn Vergasüngsgut 12', wie z. B. Hähnchenkot oder tropische Harthölzer behandelt werden sollen.
Mit 44 ist in der Figur 3 das in nicht näher dargestellter Weise wassergekühlte Gehäuse des Festbettvergasers 1" mit einem vertikal »ausgerichteten Reaktorschacht 45 bezeichnet. Die Wände des Reaktorschachts 45 sind wassergekühlt.
Die Einfülleinrichtung mit einer Materialschleuse für das Vergasungsgut 12' ist in stark vereinfachter Darstellung mit dem Pfeil Pf veranschaulicht.
Am unteren Ende des Reaktorschachts 45 ist ein Rost 46 starr eingegliedert, welcher das Vergasungsgut 12' trägt, inner¬ halb dem sich während des Vergasungsprozesses die Reaktions¬ zonen, wie Trocknungszone 47, Schwelzone 48, Reduktionszone 49, Oxidationszone 50 und Schlackenzone 51 ausbilden.
Der wassergekühlte Rost 46 dient auf seiner gesamten Breite als Gleitführung für einen dreistufigen mehrteiligen Schie¬ ber 52, welcher aus der Ausgangsstellung innerhalb einer Schieberausnehmung 53 in der Wand 54 des Reaktorschachts 45 quer zum Reaktorschacht 45 in Richtung auf eine in der
Verlagerungsebene des Schiebers 52 gegenüberliegend angeord¬ nete Ascheaus-tragsöffnung 55 verlagerbar ist. Unter Mehrtei¬ ligkeit wird hierbei ein Aufbau verstanden, bei dem der Schieber 52 aus mehreren nebeneinander liegenden baugleichen, aber verschieden breiten und unterschiedlich bzw. variabel einzeln bewegbaren Blöcken oder Modulen besteht. Die Verla- gerung des Schiebers 52 bzw. der Blöcke oder Module ist frei wählbar und vergasungsgutabhängig hinsichtlich der Vorschub¬ länge und/oder des Vorschubrhythmus vorbestimmbar.
Der Schieber 52 ist kastenartig ausgebildet und mit einer Wasserkühlung versehen. Auch die die Schieberausnehmung 53 begrenzenden Wände sowie der Boden sind wassergekühlt.
Mit Hilfe des Schiebers 52 wird auf der einen Seite ausge¬ branntes und vollständig in Asche umgesetztes Vergasungsgut 12' als inertes Material von dem Rost 46 über die Ascheaus- tragsδffnung 55 in einen Ascheaustrag 56 mit Ascheaustrags-. Schnecke 57 geschoben und auf der anderen Seite werden nach dem Zurückverlagern des Schiebers 52 in die Schieberausneh¬ mung 53 Freiräume geschaffen, in die von oben neues Verga¬ sungsgut 12' nachsinken kann. Die bei der Verlagerung des Schiebers 52 in Richtung auf die Ascheaustragsöffnung 55 kurzzeitig herbeigeführte Verdichtung des Vergasungsguts 12' ist unerheblich. Nach dem Zurückverlagern des Schiebers 52 kommt es nämlich aufgrund verbesserter Zuführung von Vergasungsmittel 58, insbesondere aus der Vergasungsmittel- einspeisung 59 durch den Rost 46, zu einer forcierten Verga¬ sung in dem dann aufgelockerten Bereich des Vergasungsguts 12' bzw. in der im Reaktorschacht 45 auf dem Rost 46 ruhen¬ den Säule von nachgefallenem, mehr oder weniger unvergastem Vergasungsgut 12' .
Unterhalb der Ascheaustragsöffnung 55 ist in einer auch unterhalb des Rosts 46 liegenden Ebene eine wassergekühlte Ausbrennplatte 60 angeordnet. Diese trägt dafür Sorge, daß noch nicht vollständig vergastes, aber durch den Schieber 52 ausgeschobenes Vergasungsgut 12' hier bei hohem Sauer- stoffÜberschuß auch noch restlos umgesetzt wird. Das beim Vergasungsvorgang entstehende Prozeßgas 61 wird oberhalb der heißesten Reaktionszonen 49, 50 über den Gasab¬ zugsstutzen 9 abgezogen und dem Flammenkanal 62 gemäß Figu¬ ren 1 und 2 zugeführt, in welchem das Prozeßgas 61 dann nach stufenweiser Aufcrackung von hochmolekularen zu niedermole¬ kularen Verbindungen, vorwiegend Gasen, vollständig ausge¬ brannt und in geruchloses, Schadstoffarmes Rauchgas umge¬ setzt wird.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur thermischen Behandlung von Vergasungsgut (12, 12') , bei welchem das Vergasungsgut (12, 12') in einem schachtartigen Reaktor (1, 1') mit bodenseitiger Luftzufüh- rung (18, 58) und unterer Ascheentnahme (7, 56) in Prozeßgas sowie Prozeßasche umgesetzt wird, worauf das im Bereich der heißesten Reaktionszonen abgezogene Prozeßgas in einem nachgeschalteten Flammenkanal (62) in Rauchgas umgewandelt und dieses anschließend der Wärmeverwertung zugeführt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Pro¬ zeßgas in einem labyrinthartigen Flammenkanal (62) unter stufenweiser Luftzufuhr entsprechend dem vorgesehenen Tempe¬ raturprofil kontrolliert gecrackt und vollständig in ein Schadstoffarmes Rauchgas umgewandelt wird, und daß dann das Rauchgas einem Abhitzekessel (33) zugeführt und in oder nach diesem mit einem hochreaktiven Trockenadsorptionsmittel dosiert versetzt wird, worauf letztlich das so behandelte Rauchgas hinter dem Abhitzekessel (33) bei Temperaturen um 200 °C entstaubt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß unter Einhaltung von abwechselnd auf¬ einanderfolgenden stationären Phasen und Vorschubphasen das Vergasungsgut (12) in einer geneigt verlaufenden, in ihrer Dicke in Längsrichtung des Reaktors (1) abnehmenden Schüttschicht (20) taktweise schwerkraf abhängig in Längs¬ richtung des Reaktors (1) verlagert und das Vergasungsmit¬ tel (18) über die Länge des Reaktors (1) verteilt in im wesentlichen gleichen Teilmengen im Querstrom und Gegenstrom der Schüttschicht (20) zugeführt wird, während im Bereich
09) der unten liegenden Oxidationszone (21) und Schlacken¬ zone (25) eine im Vergleich zu einer im Querstrom zugeführ¬ ten Teilmenge Vergasungsmittel (18) größere Teilmenge Ver¬ gasungsmittel (18) im Gegenstrom in den Reaktor (1) einge- leitet wird, wobei die sich während einer stationären Phase bei dann im Gegenstrom aufwärts geführtem Vergasungsmittel (18) unter weitgehend gleichbleibend gesteuerten Vergasungs¬ bedingungen, jedoch ständiger Dickenzunahme der Oxidations¬ zone (21) und stetiger Abnahme der Dicke der Trocknungszone (24) , der Schwelzone (23) und der Reduktionszone (22) schichtweise bildenden örtlichen Reaktionszonen in der Vor¬ schubphase wieder zerstört bzw. umgeschichtet und die wäh¬ rend sowie nach diesem Vermischungsvorgang in den neu gebil¬ deten Reaktionszonen entstehenden Reaktionsgase im Reaktor (1) oberhalb der Schüttschicht (20) zum Prozeßgas vermischt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, zur thermischen Behand¬ lung von durch öl kontaminiertem Vergasungsgut, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das durch öl kontaminierte Vergasungsgut (12) in unvorbehandeltem Zustand zusätzlich mit einem kohlenstoffhaltigen Zuschlagstoff, mit hochreak¬ tiven Trockenadsorptionsmitteln, Filterstaub und Prozeßasche zu einem erdig-krümeligen Mischprodukt gemischt und disper- giert wird, welches dann zumindest diskontinuierlich in den Reaktor (1) eingegeben und bei Temperaturen unter 1200 °C vollständig in Prozeßgas sowie ausgebrannte riesel¬ fähige Prozeßasche umgewandelt wird.
4. Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Vergasungsgut (12) in einem schachtartigen Reaktor (1) mit zumindest dis¬ kontinuierlicher kopfseitiger Beschickung des Reaktors (1) mit dem Vergasungsgut (12) , mit bodenseitiger Zuführung des Vergasungsmittels, unterer Ascheentnahme sowie Abzug des Prozeßgases im Bereich oberhalb der heißesten Reaktionszo- nen, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merk¬ male:
a) Der Reaktorraum (3) ist unter einem Winkel (α) zur Horizontalen (2) geneigt angeordnet;
b) der das Vergasungsgut (12) tragende Reaktorboden (5, 6) is abwechselnd in mehrere ortsfeste Abschnitte (5) und zwischen diese eingegliederte, quer zum Vergasungs¬ gut (12) bewegliche Abschnitte (6) unterteilt;
c) im Bereich der beweglichen Abschnitte (6) sind im we¬ sentlichen horizontal gerichtete Zuführungen und im Bereich der unteren Ascheentnahme (7) zusätzlich vertikal gerichtete Zuführungen (19) für das Vergasungsmittel (18) vorgesehen;
d) ein Gasabzugsstutzen (9) erstreckt sich oberhalb der Oxidationszone (21) und Schlackenzone (25) in den Bereich 5 des Reaktorraums (3) mit den heißesten Reaktionszonen.
5. Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Vergasungsgut (12') mit einem im wesentlichen vertikalen, zumindest diskon¬ tinuierlich von oben beschickbaren Reaktor (1') , einem boden- seitigen Rost (46) , unterhalb des Rosts (46) liegendem Asche- = austrag (56) und durch den Rost (46) zugeführtem Vergasungs¬ mittel (58) , d a d u r c g e k e n n z e i c h n e t , daß auf dem in den hinsichtlich seiner Wände kühlbaren Reak¬ torschacht (45) vornehmlich starr eingegliederten und kühl¬ bar ausgebildeten Rost (46) ein quer zum Reaktorschacht (45) in Richtung auf die gegenüberliegende Ascheaustragsöffnung
(55) verlagerbarer Schieber (52) gleitend geführt ist, wobei die etj?a in der Verlagerungsebene des in seiner Breite gleich der Rostbreite bemessenen Schiebers (52) liegende Ascheaus¬ tragsöffnung (55) zugleich eine Zuführung für im Querstrom in den Reaktorschacht (45) einleitbares Vergasungsmittel (58) bildet.
6. Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Vergasungsgut (12, 12') nach einem der Ansprüche 4 oder 5, welche einen zwischen dem Reaktor (1, 1') und einem Abhitzekessel (33) eingegliederten keramischen Flammenkanal (62) mit Sekundär- luftzufuhrung aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ¬ e t , daß der Flammenkanal (62) aus mehreren in triaxialer Konfiguration aneinandersetzbaren kurzen Längenabschnitten (26, 27) gebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , daß die Längenabschnitte (26, 27) Bestand¬ teile von vorwiegend ähnlich gestalteten und/oder gegenein¬ ander austauschbaren Modulkörpern (28) bilden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t , daß die Längenabschnitte (26, 27) in einem monolytischen Gußblock ausgebildet sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 , d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Längenab¬ schnitte (26, 27) bzw. die Modulkörper (28) aus kleinteili- gen keramischen Körpern zusammengesetzt sind.
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